IBIS

TECHNOLOGIE KOSMICZNE,
Podstawy budowy aparatury pomiarowej
Piotr Orleański / CBK PAN / Wykład 2_IBIS / 09.03.2005 / strona 1
Próba zaprojektowania teleskopu promieniowania  - IBIS (Imager onBoard Integral Satellite)
http://sci2.esa.int/e-spectrum/electr_spec.htm
Aktywne galaktyki
Czarne dziury
TECHNOLOGIE KOSMICZNE,
Podstawy budowy aparatury pomiarowej
Piotr Orleański / CBK PAN / Wykład 2_IBIS / 09.03.2005 / strona 2
INTErnational Gamma RAy Labolatory
Cele naukowe misji:
• Badanie obiektów astronomicznych znajdujących się poza naszą galaktyką,
• Badanie zjawisk zachodzących przy syntezie jądrowej w gwiazdach (np. wybuchy supernowych),
• Badania struktury galaktyk,
• Poznanie źródeł wysokoenergetycznego promieniowania kosmicznego
W październiku 2002 umieszczono satelitę na eliptycznej orbicie okołoziemskiej (orbita trzydniowa,
nachylenie około 50, perigeum kilka tysięcy km, apogeum ponad sto tysięcy km) za pomocą
rakiety Proton. Planowany czas pracy satelity na orbicie ponad 5 lat
Aparatura naukowa na pokładzie:
• IBIS - teleskop promieniowania  o dobrej rozdzielczości kątowej i gorszej spektralnej
• SPI - spektrometr promieniowania  o dobrej rozdzielczości spektralnej i gorszej kątowej
• JEM-X - wspomagający obserwacje monitor promieniowania X
• OMC - wspomagająca obserwacje kamera optyczna
TECHNOLOGIE KOSMICZNE,
Podstawy budowy aparatury pomiarowej
Piotr Orleański / CBK PAN / Wykład 2_IBIS / 09.03.2005 / strona 3
~150000km
Orbita
~10000km
TECHNOLOGIE KOSMICZNE,
Podstawy budowy aparatury pomiarowej
Piotr Orleański / CBK PAN / Wykład 2_IBIS / 09.03.2005 / strona 4
Satelita Integral
TECHNOLOGIE KOSMICZNE,
Podstawy budowy aparatury pomiarowej
Piotr Orleański / CBK PAN / Wykład 2_IBIS / 09.03.2005 / strona 5
IBIS
(Imager on Board of Integral Satellite)
PI: prof. Pietro Ubertini z
Istituto Astrofisica Spaziale / CNR / Rzym
W budowie instrumentu uczestniczyli koledzy z
Włoch, Francji, Hiszpanii, Niemiec, Norwegii,
Wielkiej Brytanii i Polski oraz firmy LABEN i
Alenia Spazio z Włoch, CRISA z Hiszpanii i
ESA/ESTEC.
Parametry techniczne teleskopu:
•Masa 680kg, wymiary 60x60x320cm, zasilanie 240W max., telemetria do 60kbps
•Pole widzenia 9° x 9°, rozdzielczość kątowa 12 arcmin,
•Rozdzielczość czasowa: 61s (photon by photon), 1ms (spectral timing), minuty
(imaging),
•zakres spektralny od 15keV do10MeV, rozdzielczość spektralna 8% dla100keV,9%
dla 1MeV
•górna warstwa detektorów (ISGRI) - 16384 elementy CdTe, 4x4x2mm, zakres 15keV
do 1MeV,
•dolna warstwa detektorów (PICsIT) - 4096 elementów CsI, 9x9x30mm, zakres
100kev do 10MeV,
•aktywna osłona (VETO) - 16 bloków BGO (8 +2+2+2+2), zakres 100keV do 2,5MeV
•Źródło kalibracyjne - 0.4 Ci 22Na, czas połowicznego rozpadu 2.5 roku
TECHNOLOGIE KOSMICZNE,
Podstawy budowy aparatury pomiarowej
Piotr Orleański / CBK PAN / Wykład 2_IBIS / 09.03.2005 / strona 6
3m
Teleskop IBIS
TECHNOLOGIE KOSMICZNE,
Podstawy budowy aparatury pomiarowej
Piotr Orleański / CBK PAN / Wykład 2_IBIS / 09.03.2005 / strona 7
Teleskop IBIS
schemat blokowy
TECHNOLOGIE KOSMICZNE,
Podstawy budowy aparatury pomiarowej
Piotr Orleański / CBK PAN / Wykład 2_IBIS / 09.03.2005 / strona 8
Detektory pomiarowe:
•górna warstwa detektorów (ISGRI) - 16384 elementy CdTe, 4x4x2mm, zakres 15keV do 1MeV,
•dolna warstwa detektorów (PICsIT) - 4096 elementów CsI, 9x9x30mm, zakres 100kev do 10MeV,
ISGRI
(Integral Soft Gamma ray Imager)
PICSIT
(Pixellated Imaging Caesium Iodide Telescope)
TECHNOLOGIE KOSMICZNE,
Podstawy budowy aparatury pomiarowej
Piotr Orleański / CBK PAN / Wykład 2_IBIS / 09.03.2005 / strona 9
TECHNOLOGIE KOSMICZNE,
Podstawy budowy aparatury pomiarowej
Piotr Orleański / CBK PAN / Wykład 2_IBIS / 09.03.2005 / strona 10
Maska teleskopu - czyli jak zapewnić dobre
odwzorowanie obiektu na matrycach detektorów przy
zapewnieniu odpowiednio dużej ilości energii i przy
braku możliwości ogniskowania promieni tak jak to się
robi w teleskopach optycznych
TECHNOLOGIE KOSMICZNE,
Podstawy budowy aparatury pomiarowej
Piotr Orleański / CBK PAN / Wykład 2_IBIS / 09.03.2005 / strona 11
Maska teleskopu IBIS wykonana jest z wolframu, waży około 200kg
i oddalona jest od matrycy detektorów o około 2.5m
TECHNOLOGIE KOSMICZNE,
Podstawy budowy aparatury pomiarowej
Piotr Orleański / CBK PAN / Wykład 2_IBIS / 09.03.2005 / strona 12
Teleskop IBIS - zakłócenia
Układ VETO
(antykoincydencji):
16 bloków fotopowielaczy
(specjalne kryształy z BGO
reagujące błyskami światła
na promieniowanie gamma
i bardzo czułe i szybkie
detektory światła)
Veto Electronics Box
(weryfikacja i obróbka
impulsów, zasilanie i
sterowanie VETO,
generacja impulsów
blokujących detektory
główne)
TECHNOLOGIE KOSMICZNE,
Podstawy budowy aparatury pomiarowej
Piotr Orleański / CBK PAN / Wykład 2_IBIS / 09.03.2005 / strona 13
Budowa detektorów VETO
TECHNOLOGIE KOSMICZNE,
Podstawy budowy aparatury pomiarowej
Piotr Orleański / CBK PAN / Wykład 2_IBIS / 09.03.2005 / strona 14
VETO Electronics Box - serce układu antykoincydencji
TECHNOLOGIE KOSMICZNE,
Podstawy budowy aparatury pomiarowej
Piotr Orleański / CBK PAN / Wykład 2_IBIS / 09.03.2005 / strona 15
TECHNOLOGIE KOSMICZNE,
Podstawy budowy aparatury pomiarowej
Piotr Orleański / CBK PAN / Wykład 2_IBIS / 09.03.2005 / strona 16
VEB FM
VEB QM
TECHNOLOGIE KOSMICZNE,
Podstawy budowy aparatury pomiarowej
Piotr Orleański / CBK PAN / Wykład 2_IBIS / 09.03.2005 / strona 17
Moduły interfejsów w VEB FM
Moduły procesora w VEB FM
TECHNOLOGIE KOSMICZNE,
Podstawy budowy aparatury pomiarowej
Piotr Orleański / CBK PAN / Wykład 2_IBIS / 09.03.2005 / strona 18
Źródło kalibracyjne:
•0.4 Ci 22Na,
•czas połowicznego rozpadu 2.5 roku
•emituje linie 511 keV,
•kryształ BGO i dwa detektory (PMT)
•oddzielny tor obróbki sygnału w VEB
TECHNOLOGIE KOSMICZNE,
Podstawy budowy aparatury pomiarowej
Piotr Orleański / CBK PAN / Wykład 2_IBIS / 09.03.2005 / strona 19
Montaż i testy pierwszych
bloków aparatury w Laben
TECHNOLOGIE KOSMICZNE,
Podstawy budowy aparatury pomiarowej
Piotr Orleański / CBK PAN / Wykład 2_IBIS / 09.03.2005 / strona 20
VEB FM został zintegrowany z pozostałymi
blokami teleskopu IBIS. Wszystkie “lotne”
modele
aparatury
naukowej
zostały
dostarczone do Turynu, gdzie w firmie Alenia
Spazio połączono je z satelitą Integral. Na
zdjęciu instalacja bloku detektorów teleskopu
IBIS.
W
Alenia
Spazio
trwał
równoczesnie montaż samego
satelity. Na zdjęciu montaż
baterii słonecznych
TECHNOLOGIE KOSMICZNE,
Podstawy budowy aparatury pomiarowej
Piotr Orleański / CBK PAN / Wykład 2_IBIS / 09.03.2005 / strona 21
Jak powstawał Integral - testy w ESTEC
TECHNOLOGIE KOSMICZNE,
Podstawy budowy aparatury pomiarowej
Piotr Orleański / CBK PAN / Wykład 2_IBIS / 09.03.2005 / strona 22
Jak powstawał Integral - droga na Bajkonur
TECHNOLOGIE KOSMICZNE,
Podstawy budowy aparatury pomiarowej
Piotr Orleański / CBK PAN / Wykład 2_IBIS / 09.03.2005 / strona 23
Bajkonur- połowa 2002
TECHNOLOGIE KOSMICZNE,
Podstawy budowy aparatury pomiarowej
Piotr Orleański / CBK PAN / Wykład 2_IBIS / 09.03.2005 / strona 24
TECHNOLOGIE KOSMICZNE,
Podstawy budowy aparatury pomiarowej
Piotr Orleański / CBK PAN / Wykład 2_IBIS / 09.03.2005 / strona 25
Pierwsze wyniki włączenia układu
antykoincydencji na orbicie – 7 listopad
2002, redukcja poziomu tła w
detektorze PICSIT, 3 z 8 bloków
PICSIT maja włączony sygnał „veto”
ISGRI images of the Galactic Centre in the 40-60 keV band.
The analysis of ISGRI data is based on GCDE and GPS data
from revolution 30 to 64 (11 January to 22 April 2003) for a
total of one thousand pointings (about 2 Msec exposure). Not
all the sources are labeled for clarity.